[論文レビュー] Building ArtBots to Attract Students into STEM Learning

Francis wyffels, Willem Van de Steene+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 11, 2016

Art Education and Development参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、中学生を対象とした国際的4日間のロボット工学と芸術のワークショップ「ArtBots」を提示する。このプログラムは、STEM教育に芸術を統合することで、特に女子や社会経済的に不利な立場にある学生など、代表が不足しているグループの参加を促進することを目的としている。学生が自由に問いを立て、独自のロボットアーティストを設計・製作するオープンエンドで探求型のプロジェクト作業を通じて、技術的スキル、異文化間協働、学生主導のSTEM啓発が効果的に育成された。

ABSTRACT

There is an increasing worldwide demand for people educated into science and technology. Unfortunately, girls and underprivileged students are often underrepresented in Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) education programs. We believe that by inclusion of art in these programs, educational activities might become more attractive to a broader audience. In this work we present an example of such an educational activity: an international robotics and art week for secondary school students. This educational activity builds up on the project-based and inquiry learning framework. This article is intended as a brief manual to help others organise such an activity. It also gives insights in how we led a highly heterogeneous group of students into learning STEM and becoming science and technology ambassadors for their peers.

研究の動機と目的

• 女子や社会的に不利な立場にある学生のSTEM教育における代表の不足を是正するため、芸術をロボット工学教育に統合すること。
• 創造性、協働、技術的スキルの習得を促進する包括的でプロジェクトベースの学習環境を構築すること。
• 実践的でオープンエンドなロボット設計と製作を通じて、学生がペアのSTEMアドボカシー活動を行うように育成すること。
• 芸術と工学を組み合わせることで、多様な学習者にとってSTEM教育がよりアクセス可能で魅力的になることを実証すること。

提案手法

• 多様な中学生のグループを対象に、国際的4日間のロボット工学と芸術のワークショップ（ArtBots）を実施した。
• 学生が芸術を創作できる独自のロボットを設計・製作できる、オープンエンドで探求型の学習フレームワークを採用した。
• 基本的な工具や材料を用いた実践的で制限のないロボット工学を重視し、学生が設計や技術的意思決定を自ら行えるようにした。
• 明確なカリキュラム構造を持たせず、学生主導の問題解決、ペアでの協働、チューターの支援を通じて学習を促進した。
• 学生が自ら知識を収集（例：インターネット、仲間からの情報）し、チューターが観察された課題に基づいて支援を柔軟に調整する、フィードバックループと自己反映を統合した。
• 最終展示を現代アートミュージアムで開催し、学生の成果を公式に承認するとともに、一般社会へのSTEMへの関与を促進した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 芸術をロボット工学教育に統合することで、STEM教育における代表が不足している学生グループの関与が向上するか。
• RQ2 オープンエンドで探求型のロボット工学学習は、学生の動機付け、協働、技術的スキル習得にどのように影響するか。
• RQ3 実践的で創造的ロボット工学プロジェクトを通じて、学生が効果的なSTEMアドボカシー活動を行うことができるか。
• RQ4 構造的ガイドラインの削減が、STEM教育における創造性とパーソナライズド学習をどのように高めるか。
• RQ5 教育者は、多様で伝統的でない学習環境において、複雑な技術的タスク（例：プログラミング、センサーの使用）を効果的にサポートする方法は何か。

主な発見

• ArtBotsプログラムは、女子や社会的に不利な背景を持つ学生を含む多様な中学生を、STEMに深く関与させるのに成功した。
• 学生は、個人の芸術的ビジョンに従って自由に創造的問題解決を行うことで、高い動機付けと関与を示した。
• 明確な構造がない環境が、学生が自発的に行動し、質問をし、自ら知識を求める姿勢を育て、探求型学習の成果を高めた。
• チューターは、学生の誤解や関心の兆候をリアルタイムで把握でき、支援を柔軟に調整し、今後のプログラム設計に活かすことができた。
• 現代アートミュージアムでの最終展示により、学生の成果が公式に承認され、自信と達成感が著しく高まった。
• 芸術の統合により、ロボット工学の魅力が広がったばかりでなく、学生が技術を単なる技術的ツールではなく、創造的で表現的な媒体として捉えるようになり、学びの質が向上した。